據數據統計，中國集成電路產品連續多年每年進口額超過2000億美元，一旦缺“芯”，可以想像會面臨什么生產困難。

那么“芯片”為什么這么重要？中國芯片制造業的短板在哪里？我們什么時候才能實現真正的“中國芯，中國造”？今天我們來簡單談談中國的芯片制造業。

芯片跟集成電路、半導體是一回事嗎？

我們經常碰到“芯片”、“集成電路”、“半導體”這幾個術語，這些詞在我們日常的討論中經常是混用的，硬要區分的話，可以說集成電路是更廣泛的概念。

1958年9月12日，在美國德州儀器公司擔任工程師的Jack.Kilby發明了集成電路的理論模型。1959年，曾師從晶體管發明人之一肖克萊的Bob.Noyce率先創造了掩模版曝光刻蝕方法，發明了今天的集成電路技術。

我們所說的集成電路指的是采用特定的制造工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及元件間的連線，集成制作在一小塊硅基半導體晶片上并封裝在一個腔殼內，成為具有所需功能的微型器件。在國家的產業統計上，集成電路也常常作為一個寬泛的概念而使用。

芯片則是指內含集成電路的半導體基片（最常用的是硅片），是集成電路的物理載體。而半導體是一種導電性能介于導體和絕緣體之間的材料，常見的有硅、鍺、砷化鎵等，用于制造芯片。

集成電路產業離普通人很近又很遠。大多數人只知道手機電腦、各行各業里面都要用到電子器件，CPU、GPU、單片機、數控裝備、汽車都離不開芯片，但是說起芯片的設計制造，卻只有少數人知道。

芯片行業的技術含量可以說十分密集，像畫板子、晶圓、流片、制程、封裝、光刻這樣的芯片制造“黑話”很多人可能聞所未聞。另外，芯片行業資金極度密集，生產線動輒數十億上百億美金。此外，人才也是這個行業的稀缺資源。一方面是技術又貴又難、人才難以培養，另一方面是行業的集中度很高，少數的幾家大企業壟斷了行業的尖端技術和市場，剩下的企業里人才的待遇也就很難趕上幾家巨頭了。

在指甲蓋大小的晶圓上雕來雕去，一塊芯片就誕生了

芯片生產是一個點砂成金的過程，從砂子到晶圓再到芯片，價值密度直線飆升。真正的芯片制造過程十分復雜，下面我們為大家簡單介紹一下。

晶圓是指硅半導體集成電路制作所用的硅晶片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓。單單從晶圓到芯片，其價值就能翻12倍，2000塊錢一片的晶圓原料經過加工后，出來的成品價值約2.5萬元，可以買一臺高性能的計算機了。

從熔融態Si中拉出晶圓并切片

獲得晶圓后，將感光材料均勻涂抹在晶圓上，利用***將復雜的電路結構轉印到感光材料上，被曝光的部分會溶解并被水沖掉，從而在晶圓表面暴露出復雜的電路結構，再使用刻蝕機將暴露出來的硅片的部分刻蝕掉。

晶圓片拋光后利用***將設計好的電路轉印到晶圓上

在晶圓上刻蝕出來復雜的結構

接著，經過離子注入等數百道復雜的工藝，這些復雜的結構便擁有了特定的半導體特性，并能在幾平方厘米的范圍內制造出數億個有特定功能的晶體管。

鍍銅后再切削掉表面多余的銅

再覆蓋上銅作為導線，就能將數以億計的晶體管連接起來。

經過測試、晶片切割和封裝，就得到了我們見到的芯片

一塊晶圓經過數個月的加工，在指甲蓋大小的空間中集成了數公里長的導線和數以億計的晶體管器件，經過測試，品質合格的晶片會被切割下來，剩下的部分會報廢掉。千挑萬選后，一塊真正的芯片就這么誕生了。

切割出合格晶片后報廢的晶圓

***精度，芯片制造的卡脖子環節

制約集成電路技術發展的有四大要素：功耗、工藝、成本和設計復雜度，其中***就是一個重中之重，核心技術中的核心。

一些裝備由于其巨大的制造難度被冠以“工業皇冠上的明珠”的稱號，最主流的說法是兩大裝備：航空發動機和***，最先進的航空發動機目前的報價在千萬美元量級，但是最先進的***目前的報價已經過億美金。

芯片的集成程度取決于***的精度，***需要達到幾十納米甚至更高的圖像分辨率，***的兩套核心系統——光學系統和對準系統的精度越高，可以在硅片上刻的溝槽越細小，芯片的集成度越高、計算能力越強。

目前，世界上80%的***市場被荷蘭公司占據，高端***也被其壟斷。中國在努力追趕，但是目前仍與國外存在技術代差，比美國差兩代、比美國的盟國差一代——但是這不是說我們的追趕不重要，如果我們不做出來，國外就可以想怎么賣就怎么賣，賣不賣、賣啥型號、賣多少錢都不由我們，而我們做出來了，國外更高精度的設備就會賣給我們，價格也相對實惠很多。

中國的芯片制造究竟處在什么水平？

1、發展很快，落后兩代，技術受限，產品低端

總的來說，中國的芯片制造技術在快速發展，同時存在工藝落后、產能不足、人才緊缺等問題。

中國集成電路行業共分芯片封裝、設計、制造三部分，總體呈現高速增長狀態。2004年至2017年，年均增長率接近20%。2010至2017年間，年均復合增長率達20.82%，同期全球僅為3%-5%。

但是另一方面，中國集成電路制造工藝落后國際同行兩代，預計于2019年1月，中國可完成14納米級產品制造，同期國外可完成7納米級產品制造；產能嚴重不足，50%的芯片依賴進口；同時中國的產能和需求之間結構失配，實際能夠生產的產品，與市場需求不匹配；長期的代工模式導致設計能力和制造能力失配、核心技術缺失；投資混亂、研發投入和人才不足等問題，導致中國集成電路產業目前總體還處于“核心技術受制于人、產品處于中低端”的狀態，并且在很長的一段時間內無法根本改變。

再具體一點的，數字電路部分的芯片設計我們還可以抄一抄、趕上來，但是在模擬電路部分，我們的晶振、AD采集卡等產品的精度還不夠高，積累得還不夠，核心技術還沒有把握到手里。

2、在手機、礦機領域，“中國芯”已占有一席之地

雖然中國的芯片產業整體上還比較落后，但是這并不妨礙我們在一些具體的應用場景中造出自己的芯片。

舉兩個例子，一個是手機芯片、一個是新興的區塊鏈技術中的底層——“挖礦”用的計算芯片。

在移動互聯網的大潮中，中國企業早早介入了手機芯片的研發之中，在手機這個應用場景中占有了自己的地位。

在區塊鏈技術火爆的今天，礦機專用的芯片基本上已經被中國的產品所壟斷。挖礦用的芯片起初只是普通電腦的CPU，后來是GPU、FPGA芯片，再后來中國的創業者通過把其中不必要的部件都減掉，造出來專門用來挖礦的芯片，把算力和能耗發揮到極致，再加上中國強大的基礎制造體系，一舉壟斷了這個新興的市場。

在傳統芯片領域已經被巨頭壟斷的當今，一些面向專門的應用領域的芯片是中國未來實現彎道超車的重點，除了上面提到的手機芯片、礦機芯片，還有專門用于人工智能計算的AI芯片等等。

3、物聯網下的三維“芯片”具有維度碾壓上的優勢

傳統的芯片更多的是在硅片上畫二維的電路，而隨著物聯網技術的興起，萬物互聯對傳感器技術提出了巨大的需求，一種在硅片上雕出來三維機械結構的新技術“MEMS”（微機電系統）逐漸走入了人們的視野。

MEMS的加速度計

相比于傳統的傳感器，MEMS傳感器具有維度碾壓上的優勢，利用MEMS技術造的陀螺儀、麥克風、壓力計等傳感器用在導彈、手機和穿戴設備中，發揮著巨大的作用。

目前MEMS領域正在經歷年均200%-300%的快速增長。中國在該領域的研究處于世界的前列。

結語

芯片制造是一個對技術、資金、人才都高度依賴的行業，特別是在工藝上，***的精度是制約芯片制造關鍵中的關鍵。傳統芯片領域被國際巨頭壟斷的今天，一些新興芯片領域是中國彎道超車的重要突破口，目前中國已經占據有一席之地。

而近期的中興事件，也向公眾傳達了這樣的一個現狀：芯片的***，絕不是可有可無的，雖然急不得，但是也必須要加緊推進了。